招待講演 エピタキシャル高Ku磁性合金薄膜の形成と構造解析 (磁気記録・情報ストレージ) Invited Talk : Preparation and Structural Characterization of High Ku Magnetic Alloy Epitaxial Thin Films

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抄録

高瓦磁性合金:(1)Ll_0構造のFePd, FePt, CoPt合金,(2)LllおよびBh(+DOlg)構造のCo-Pt合金,(3)D2d(R7き型)構造のSm-Co, Sm-Ni, Sm-Fe合金の薄膜を磁化容易軸が基板面に対して垂直方向に向くように結晶配向させた状態で単結晶基板上にエピタキシャル成長させ,構造制御の検討を行った.(1)基板温度を室温から600。Cの問の一定温度とした状態で製膜する1段階法と基板温度200。Cでの製膜後に600。Cの熱処理を施す2段階法の2種類の方法を用いて, MgO(001)基板上にFePd, FePt,および, CoPt合金膜を形成した.FePd, FePt, CoPt膜は,それぞれ200,200,400。C以下の基板温度で製膜した場合,不規則構造を持ち,これらの基板温度以上では,Llo規則相が形成された,いずれの合金膜に対しても,基板温度の上昇に伴い,規則度が向上した.基板温度200。Cで製膜した不規則合金膜を600。Cで熱処理した場合においても, Llo規則相が得られた.基板温度600。Cで製膜する1段階法と製膜後に6000Cの熱処理を行う2段階法で形成した膜は同程度の規則度を持った.1段階法で形成した膜はファセットが発達した島状表面形態を持っのに対して,2段階法で形成した膜では算術平均粗さが0.3mm以下の平坦性の良い表面が実現された.2段階法を用いることにより,平坦表面を持っLlo規則合金膜を形成できることが示された.(2)基板温度を室温から600。Cの間で変化させ, MgO(ll1)基板上に最密充填面配向したCoPtおよびCo3Pt合金膜をエピタキシャル成長させた.基板温度300。C付近で製膜したCoPtおよびCo3Pt膜において,それぞれ,準安定であるLllおよび召h(+DOlg)規則相が形成された.これらの規則合金膜は強い垂直磁気異方性を示した.(3)SmCo5化学量論組成に対してSnVCo組成をCoリッチ(12 at%Sm-Co)からSmリッチ(35 at%Sm-Co)の領域まで変化させて,Cu(lll)下地層上にSm-Co合金膜を形成した.基板温度および膜組成が規則相形成に及ぼす影響について調べた.基板温度の上昇に伴い,規則相形成が促進され,基板温度500。Cでは,12〜35 at%Sm-Coのいずれの組成に対しても, D2d(R7ヨ型)規則構造を持っエピタキシャルSm-Co(0001)膜が得られた,下地層のCu原子がSm-Co膜に拡散し, Cu原子がSmCo5規則構造のCoサイトに部分置換したSm(Co,Cu)5相が形成された.また,CoサイトをNiもしくはFe元素で置換した(0001)配向エピタキシャルSmNi5およびSmFe5膜も形成された.

Abstract High Ku magnetic thin films are prepared on single-crystal substrates. The following high Ku materials are investigated; (1) L 10 ordered FePd, FePt, and CoPt alloys, (2) Lli and Bh(+D019) ordered Co-Pt alloys, and (3) D2d (RT5-type) ordered Sm-Co, Sm-Ni, and Sm-Fe alloys. The film growth behavior and the crystallographic properties are studied. (1) FePd, FePt, and CoPt alloy films are prepared on MgO(001) substrates by using two different methods; one-step method consisting of deposition at temperatures ranging from room temperature (RT) to 600 °C and two-step method consisting of deposition at 200 °C followed by annealing at 600 °C. FePd, FePt, and CoPt single-crystal films with disordered (A l) structure are respectively formed by deposition at temperatures lower than 200, 200, and 400 °C, whereas films deposited above the temperatures involve L 10 ordered phases. With increasing the substrate temperature, the order degree increases for all the materials. L l0 ordered films are also obtained by annealing disordered films at 600 °C, where a phase transformation from A 1 to L 10 occurs. Similar final crystal structures and order degrees are realized in the films deposited at 600 °C and the films annealed at 600 °C. The L l0 ordered films deposited at 600 °C have island-like surfaces involving facets, whereas the films annealed at 600 °C have very flat surfaces with the arithmetical mean roughness values lower than 0.3 nm. The two-step method is thus useful for preparation of L l0 ordered films with flat surfaces. (2) CoPt and Co3Pt alloy epitaxial films with the close-packed plane parallel to the substrate surface are prepared on MgO(111) substrates by varying the substrate temperature in a range from RT to 600 °C. Metastable ordered phases of Lli and Bh(+D019) are respectively formed in the CoPt and the Co3Pt films when deposited at temperatures around 300 °C. The films involving ordered structures which are prepared show strong perpendicular magnetic anisotropies reflecting the magnetocrystalline anisotropies of ordered Co-Pt crystals. (3) Sm-Co alloy films are deposited on Cu(111) underlayers by varying the Sm/Co composition in a range from Co-rich (12 at. % Sm Co) to Sm-rich (around 35 at. % Sm Co) region including the SmCo5 stoichiometry. With increasing the substrate temperature, formation of D2d (RT5-type) ordered phase is enhanced. RT5-type ordered Sm-Co(0001) epitaxial films are obtained for the investigated compositions when deposited at 500 °C. Cu atoms diffuse from the underlayers into the Sm-Co films and substitute the Co sites in SmCo5 ordered structure forming alloy compounds of Sm(Co,Cu)5. By replacing the Co site in SmCo5 structure with other 3d ferromagnetic transition metal elements (7) such as Ni and Fe, (0001)-oriented SmT5 epitaxial films are also prepared.

収録刊行物

  • 電子情報通信学会技術研究報告 : 信学技報

    電子情報通信学会技術研究報告 : 信学技報 112(354), 49-54, 2012-12-13

    一般社団法人電子情報通信学会

各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    110009667016
  • NII書誌ID(NCID)
    AN10013050
  • 本文言語コード
    JPN
  • ISSN
    0913-5685
  • NDL 記事登録ID
    024196438
  • NDL 請求記号
    Z16-940
  • データ提供元
    NDL  NII-ELS 
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